DE19653158A1 - Axial-Plungerkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axial-Plungerkolbenpumpe zum Einsatz als Treibstoff-Druckpumpe in dem Treibstoff-Ein­ spritzsystem eines Kraftfahrzeugmotors.

In den letzten Jahren sind unterschiedliche Arten von Plun­ gerkolbenpumpen vorgeschlagen worden, von denen eine in der Weise ausgebildet ist, daß eine Nockenscheibe einstückig mit dem Ende einer Antriebswelle ausgebildet ist, und ein Zylin­ derblock ist gegenüber der Nockenscheibe an einem Gehäuse befestigt. Die Nockenscheibe wird mit der Drehung der An­ triebswelle gedreht, um oszillierend nacheinander auf die auf dem Zylinderblock angeordneten Plungerkolben zu drücken und deren abwechselnde Vor- und Rückbewegung zu erzeugen. Mit der Vor- bzw. Auswärtsbewegung des Plungerkolbens wird das Arbeitsfluid durch einen Saugdurchlaß in eine Zylinder­ bohrung gezogen, und mit der Rück- bzw. Einwärtsbewegung wird sie daraus in einen Auslaßdurchgang gefördert.

Derartige Axial-Plungerkolbenpumpen dienen seit einiger Zeit als Treibstoff-Druckpumpen im Treibstoff-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeugmotors. Bei einer solchen Verwendung neigt jedoch das Arbeitsfluid, z. B. Benzin mit geringer Viskosität, dazu, aus dem Zylinderblock in das Gehäuse und in eine darin befindliche Antriebswellenhalterung zu entwei­ chen, wodurch die Schmierfähigkeit von darin angeordneten Teilen wie etwa Lager und Dichtungen herabgesetzt werden kann.

Wie beispielsweise in der JP-A 4-339179 beschrieben, kann eine solche Unzulänglichkeit dadurch vermieden werden, daß man den Raum zwischen dem Gehäuse und dem Zylinderblock mit einer Dichtung abdichtet und getrennt ein Schmiermittel am Umfangsbereich der Antriebswellenhalterung in das Gehäuse einführt.

Da jedoch bei einer solchen bekannten Axial-Plungerkolben­ pumpe der Zylinderblock z. B. für die Gleitbewegung der Plun­ gerkolben ein Spiel aufweist, kann ein Entweichen von Ar­ beitsfluid aus dem Zylinderblock nur schwer vollständig unterbunden werden. Das Leck-Arbeitsfluid wird daher mit dem Schmiermittel im Bereich der Wellenhalterung gemischt, wo­ durch im Lauf der Zeit die Schmierung der dort angeordneten Teile verringert werden kann.

Der Versuch, bei der bekannten Axial-Plungerkolbenpumpe ein Entweichen des Arbeitsfluids aus dem Zylinderblock vollstän­ dig zu verhindern, führt zu einem komplizierten Aufbau der Dichtungskonstruktion des Zylinderblocks und damit zu erhöh­ ten Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Axial-Plungerkolbenpumpe mit einer hervorragenden Abdichtung der Zylinderblocks durch eine einfache Konstruktion zu schaffen und eine bessere Schmierung der in der Wellenhalte­ rung des Gehäuses angeordneten Teile ohne höhere Herstel­ lungskosten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 gelöst.

Erfindungsgemäß weist eine Axial-Plungerkolbenpumpe folgende Bauteile auf:

• - ein Gehäuse,
• - eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Antriebswelle,
• - eine an einem Ende der Antriebswelle fest angebrachte Nockenscheibe,
• - einen an dem Gehäuse fest angebrachten, der Nockenscheibe gegenüberliegenden Zylinderblock,
• - einen oder mehrere durch den Zylinderblock axial bewegbare Plungerkolben, der durch die Drehung der Nockenscheibe zum Ansaugen und Abgeben von Arbeitsfluid mit Druck beauf­ schlagt wird und an der der Nockenscheibe zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweist,
• - eine an der Nockenscheibe an der dem Zylinderblock zuge­ wandten Seite angebrachte Hilfsscheibe, die gegenüber der Nockenscheibe verdrehbar ist, und
• - ein zwischen das Gehäuse und die Hilfsscheibe eingefügtes flexibles Unterteilungsteil, das die Antriebswelle und die Nockenscheibe abdeckt und dazu dient, das Innere des Ge­ häuses in eine Arbeitsfluidkammer und eine Schmiermittel­ kammer zu unterteilen.

Die Ansprüche 3 bis 10 haben zweckmäßige Ausgestaltungen zum Gegenstand.

In einer anderen Ausführungsform gemäß Anspruch 11 weist die erfindungsgemäße Axial-Plungerkolbenpumpe folgenden Bauteile auf:

• - ein Gehäuse,
• - eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Antriebswelle,
• - eine an einem Ende der Antriebswelle fest angebrachte Nockenscheibe,
• - einen an dem Gehäuse fest angebrachten, der Nockenscheibe gegenüberliegenden Zylinderblock,
• - mindestens einen durch den Zylinderblock axial bewegbaren Plungerkolben, der durch die Drehung der Nockenscheibe zum Ansaugen und Abgeben von Arbeitsfluid mit Druck beauf­ schlagt wird und an der der Nockenscheibe zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweist,
• - eine an der Nockenscheibe an der dem Zylinderblock zuge­ wandten Seite angebrachte Hilfsscheibe, die gegenüber der Nockenscheibe verdrehbar ist, und
• - eine die Antriebswelle und die Nockenscheibe abdeckende Einrichtung, die dazu dient, das Innere des Gehäuses in eine Arbeitsfluidkammer und eine Schmiermittelkammer zu unterteilen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungs­ beispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine Axial-Plungerkolbenpumpe in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt in der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung in der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung in der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 einen teilweisen Längsschnitt einer Abwandlung eines Balges,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung mit einer weiteren Abwandlung des Balges,

Fig. 7A eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7B einen Schuh in einer vergrößerten Teildarstellung der Fig. 7A,

Fig. 8 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung in der Linie VIII-VIII der Fig. 7A,

Fig. 9 eine der Fig. 7B entsprechende Darstellung mit einer Abwandlung des Schuhes,

Fig. 10 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung mit einer weiteren Abwandlung des Schuhes.

Die Zeichnung zeigt bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung.

Die Fig. 1 bis 6 stellen eine erste Ausführungsform dar. Gemäß Fig. 1 dient eine erfindungsgemäße Axial-Plungerkol­ benpumpe 1 als Treibstoffdruckpumpe in der Treibstoffein­ spritzung eines Kraftfahrzeugmotors. Die Axial-Plungerkol­ benpumpe 1 setzt ein Arbeitsfluid oder einen Treibstoff wie beispielsweise Benzin unter Druck, das aus einem Treibstoff­ tank 2 mittels einer Förderpumpe 3 zugeführt und zur Ein­ spritzung in die nicht dargestellten Motorzylinder in einen Düsenhalter 4 geleitet wird. Außerdem dient die Axial-Plun­ gerkolbenpumpe 1 dazu, überschüssiges Arbeitsfluid von dem Düsenhalter 4 in eine diesem zugeordnete Saugleitung 5 zu­ rückzuleiten.

Die Axial-Plungerpumpe 1 weist ein Gehäuse 6 mit einem Hauptkörper 8 und einer Ausnehmung 7 sowie eine Vorderab­ deckung 9 auf, die an dem vorderen Ende des Hauptkörpers 8 angebracht ist. Innerhalb der Ausnehmung 7 des Gehäusehaupt­ körpers 8 sind ein Ventilblock 10 und ein Zylinderblock 11 durch eine Schraube 12 miteinander verbunden. Eine Antriebs­ welle 13 wird von der Vorderabdeckung 9 durch ein Radialla­ ger 14 mit einem Nadellager und ein Radiallager 15 mit einem Metallager gehalten. Die Antriebswelle 13 ist mit einem Ende dem Gehäuse 6 zugewandt und weist dort eine einteilig ange­ formte Nockenscheibe 16 auf, deren Endfläche gegenüber der Achse der Antriebswelle 13 in einem bestimmten Winkel ge­ neigt ist. Mit dem anderen Ende ragt die Antriebswelle 13 aus dem Gehäuse 6 heraus und weist dort eine Kupplung 17 zur Verbindung mit der nicht dargestellten Motornockenwelle auf.

Wie auch aus der Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der Zylin­ derblock 11 Zylinderbohrungen 18, die auf einem Kreis in gleichen Abständen axial angeordnet sind und in denen Plun­ gerkolben bzw. Plunger 19 bewegbar und durch Federkraft gegen die Nockenscheibe 16 vorgespannt sind. Jeder Plunger­ kolben 19 besitzt eine Vorderseite mit einer halbkugeligen Ausnehmung 20, die einen noch zu erläuternden Schuh 21 drehbar aufnimmt. Der Ventilblock 10, der mit der Rückseite an dem Zylinderblock 11 anliegt, weist Saugöffnungen 22 und Auslaßöffnungen 23 auf, die mit den Zylinderbohrungen 18 des Zylinderblocks 11 in Verbindung stehen. In jeder Saugöffnung 22 ist ein Saug-Rückschlagventil 24 angeordnet, während in jeder Auslaßöffnungen 23 ein Auslaß-Rückschlagventil 25 an­ geordnet ist. Alle Saugöffnungen 22 stehen mit einer saug­ seitigen Ringrille 26 in Verbindung, die in dem Gehäuse­ hauptkörper 8 an der Rückseite des Ventilblocks 10 ausgebil­ det ist und mit der Saugleitung 5 des Gehäusehauptkörpers 8 in Verbindung steht. Andererseits stehen alle Auslaßöffnun­ gen 23 mit einer auslaßseitigen Ringrille 27 in Verbindung, die am Außenumfang des Ventilblocks 10 ausgebildet ist und mit der Auslaßleitung 28 des Gehäusehauptkörpers 8 verbunden ist. Entsprechend der Bewegung des Plungerkolbens 19 in der Zylinderbohrung 18 wird daher das Arbeitsfluid über die saugseitige Ringrille 26 in die Zylinderbohrung 18 gesaugt und über die auslaßseitige Ringrille 27 in die Auslaßleitung 28 abgegeben.

Gemäß Fig. 2 und 4 liegt ein Niederdruckregler 29 zwischen einem Saugleitungs-Anschlußstück 30 der Saugleitung 5 und der saugseitigen Ringrille 26, um den Saugdruck auf einem gleichbleibenden niedrigen Wert zu halten. Der Niederdruck­ regler 29 hat eine Auslaßöffnung 31, die über ein Rücklauf- Anschlußstück 32 mit dem Treibstofftank 2 in Verbindung steht. Fig. 3 zeigt zusätzlich, daß ein Sicherheitsventil 33 zwischen einem Auslaßleitungs-Anschlußstück 34 der Auslaß­ leitung 28 und der auslaßseitigen Ringrille 27 liegt, um den Druck in der Auslaßleitung 28 herabzusetzen, wenn er durch teilweise rückfließendes Arbeitsfluid von der Auslaßleitung 28 zu der Saugleitung 5 einen gegebenen Druck übersteigt. Die Bezugsziffer 35 bezeichnet ein Rücklaufleitungs-An­ schlußstück an der Seite des Düsenhalters 4, 36 bezeichnet einen mit der auslaßseitigen Ringrille 27 verbundenen Samm­ ler zum Verhindern eines pulsierenden Druckes, und 37 be­ zeichnet einen Auslaßdruck-Fühler.

Gemäß Fig. 1 ist eine Hilfsscheibe 38 drehbar auf der End­ fläche der an die Antriebswelle 13 angeformten Nockenscheibe 16 angebracht. Die Hilfsscheibe 38 hat in ihrer Mitte einen Vorsprung 39, der sich in drehbarem Eingriff mit einer Hal­ teöffnung 40 in der Mitte der Endfläche der Nockenscheibe 16 befindet. Eine Schubscheibe 41 mit hoher Härte und geringem Reibungskoeffizient ist mittels einer Schraube 42 drehbar auf der Hilfsscheibe 38 an deren dem Zylinderblock 11 zuge­ wandten Seite angebracht. Der mit dem Plungerkolben 19 in Eingriff befindliche Schuh 21 ist gleitend mit der Schub­ scheibe 41 in Kontakt. Da der Plungerkolben 19, wie schon erläutert, unter Federspannung an der Nockenscheibe 16 liegt, wird der Schuh 21, der der Vorspannkraft des Plunger­ kolbens 19 unterliegt, ständig gegen die Schubscheibe 41 ge­ drückt. Bei der Rückseite der Nockenscheibe 16 ist an der vorderen Abdeckung 9 ein lastaufnehmender Flansch 43 ausge­ bildet. Zwischen dem lastaufnehmenden Flansch 43 und der Nockenscheibe 16 sowie zwischen der Nockenscheibe 16 und der Hilfsscheibe 38 sind jeweils Drucklager 44a, 44b mit einem Nadellager eingefügt. Die axiale Komponente einer Reaktions­ kraft, welche die Hilfsscheibe 38 von dem Plungerkolben 19 aufnimmt, wird von dem lastaufnehmenden Flansch 43 der vor­ deren Abdeckung 9 über die Drucklager 44a, 44b aufgenommen. Die radiale Komponente der Reaktionskraft wird andererseits durch den Eingriff des Vorsprungs 39 der Hilfsscheibe 38 in der Halteöffnung 40 der Antriebswelle 13 aufgenommen.

Mit dem äußeren Umfangsrand der Hilfsscheibe 38 ist ein Ende eines flexiblen Unterteilungsteils bzw. eines Metallbalges 45 dicht verschließend verbunden, um die Antriebswellenhal­ terung bis zu der Nockenscheibe 16 gegenüber dem Gehäuse 6 abzudichten. Der Balg 45 ist ein sogenannter Schweißbalg aus miteinander verschweißten ringförmigen Metallscheiben. Ein Ende des Balges 45 ist dicht mit einem ringförmigen Halte­ flansch 46 verbunden, dessen äußerer Umfangsrand zwischen dem Gehäusehauptkörper 8 und der vorderen Abdeckung 9 liegt und der zusammen mit der vorderen Abdeckung 9 mittels einer Schraube 47 mit dem Gehäusehauptkörper 8 verbunden ist. Der Balg 45 hat einen Innenraum, der den die Antriebswellenhal­ terung aufnehmenden Raum des Gehäuses 6 umschließt und mit einem Schmiermittel von bestimmter Viskosität angefüllt ist. Der Balg 45 unterteilt auf diese Weise das Innere des Gehäu­ ses 6 in eine Arbeitsfluid-Kammer 48, die das aus dem Zylin­ derblock 11 austretende Arbeitsfluid aufnimmt, und in eine mit Schmierstoff angefüllte Schmierstoffkammer 49. Der Balg 45 wird vorab mit der Hilfsscheibe 38 und dem Halteflansch 46 verschweißt, um eine Baueinheit zu bilden, die beim Zu­ sammenbau der Axial-Plungerkolbenpumpe 1 als Ganzes einge­ setzt werden kann.

Angrenzend an das Radiallager 14 zum Halten der Antriebs­ welle 13 ist eine Öldichtung 50 angeordnet. Durch den last­ aufnehmenden Flansch 43 der vorderen Abdeckung 9 geht eine Einführungsbohrung 51, um die Öldichtung 50 und das Radial­ lager 14 zuverlässig mit Schmiermittel zu versorgen. Ferner führt eine Einführungsbohrung 52 durch den Rand der An­ triebswelle bei der Nockenscheibe 16, um die Verbindung des inneren Endes der Halteöffnung 40 der Nockenscheibe 16 mit der Außenfläche der Antriebswelle 13 sicherzustellen. Die Einführungsbohrung 52 dient zum Einbringen von Schmiermittel in den Raum zwischen dem Vorsprung 39 der Halteöffnung 40 und der Hilfsscheibe 38. Ferner ist ein Ableitungsdurchlaß 53 vorgesehen, um Arbeitsfluid in den Treibstofftank 2 zu­ rückzuleiten, das in die Ausnehmung 7 des Gehäusehauptkör­ pers 8 oder die Arbeitsfluidkammer 48 ausgetreten ist.

Bei dieser Anordnung wird mit dem Anlassen des Motors die Antriebswelle 13 in Rotation versetzt, womit auch die in die Antriebswelle 13 integrierte Nockenscheibe 16 gedreht wird. Die Hilfsscheibe 38, die durch den Balg 45 gegen Drehung gesichert ist, erhält auf diese Weise eine Relativdrehung gegenüber der Nockenscheibe 16 und schwingt mit dieser. Die Schwingbewegung der Hilfsscheibe 38 bewirkt ein laufendes Heraustreten und Zurückziehen der in dem Zylinderblock 11 befindlichen Plungerkolben 19 durch die Schubscheibe 41 und den damit in Gleitkontakt befindlichen Schuh 21, um einen kontinuierlichen Pumpvorgang zu bewirken. Dabei wird das von dem Treibstofftank 2 durch die Förderpumpe 3 zu dem Sauglei­ tungsanschluß 30 geförderte Arbeitsfluid durch den Nieder­ druckregler 29 in der Mitte der Saugleitung 5 auf einen niedrigen Druck eingestellt. Es wird dann nacheinander durch die saugseitige Ringrille 26, den Sauganschluß 22 und das Saug-Rückschlagventil 24 in die Zylinderbohrung 18 zur Druckbeaufschlagung durch den Plungerkolben 19 angesaugt. Anschließend wird es von der Zylinderbohrung 18 nacheinander durch das Auslaß-Rückschlagventil 25, den Auslaß 23, die auslaßseitige Ringrille 27, den Auslaßdurchlaß 28 und das Auslaßleitungs-Anschlußstück 34 zu dem Düsenhalter 4 geför­ dert. Überschüssiges Arbeitsfluid wird von dem Düsenhalter 4 in der Nähe des Niederdruckreglers 29 durch das Rücklauflei­ tungs-Anschlußstück 35 in die Saugleitung 5 zurück geför­ dert.

Beim laufenden Betrieb der Axial-Plungerkolbenpumpe 1 tritt Leckflüssigkeit aus Undichtigkeiten zwischen dem Zylinder­ block 11 und dem Ventilblock 10, zwischen der Zylinderboh­ rung 18 und dem Plungerkolben 19 usw. in die Ausnehmung 7 des Gehäusehauptkörpers 8. Da jedoch die Ausnehmung 7 durch die Hilfsscheibe 38 und den Balg 45 dicht in die Arbeits­ fluid-Kammer 48 und die Schmiermittelkammer 49 unterteilt ist, kann das niedrigviskose Arbeitsfluid nicht an die Lager 14, 15, 44a, 44b in der Antriebswellenhalterung des Gehäuses 6 und an die Öldichtung 50 gelangen. Andererseits ist die Schmiermittelkammer 49 mit einem Schmierstoff von gegebener Viskosität gefüllt, der ständig an die Lager 14, 15, 44a, 44b und die Öldichtung 50 gelangt und eine ständige Auf­ rechterhaltung der anfänglichen Betriebsbedingungen gewähr­ leistet.

Bei der ersten Ausführungsform kann das Unterteilungsteil für die Arbeitsfluid-Kammer 48 und die Schmiermittelkammer 49 in Form des Balges 45, der insgesamt verformbar ist, der Schwingung der Hilfsscheibe 38 flexibel folgen, wodurch keine Schwierigkeiten infolge einer Spannungskonzentration in dem Unterteilungsteil und damit ein erhöhter Leistungs­ verlust auftreten können. Darüber hinaus hat der aus Metall bestehende Balg 45 eine extrem hohe Standfestigkeit und wird auch nach langer Betriebszeit nicht schwächer.

Ferner steht bei der ersten Ausführungsform der Schuh 21 nicht mit der Hilfsscheibe 38 in Gleitkontakt, sondern mit der an der Hilfsscheibe 38 angebrachten Schubscheibe 41 mit großer Härte und einem geringen Reibungskoeffizienten, so daß dann, wenn die Hilfsscheibe 38 aus rostfreiem Stahl mit guter Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, jedoch mit geringer Härte besteht, keine Abnutzung und kein Festfressen des Schuhs 21 eintreten kann.

Während der Balg in der bisher beschriebenen ersten Ausfüh­ rungsform aus miteinander verschweißten Metallringen be­ steht, kann er auch die Form eines Balges 45a aus einem ein­ zigen Metallteil aufweisen, wie in Fig. 5 dargestellt. Außerdem kann der Balg anstelle von Metall auch aus Gummi oder Kunstharz bestehen. Eine solche Abwandlung des Balges kann mit geringeren Kosten hergestellt werden.

In der ersten Ausführungsform hat ferner das Unterteilungs­ teil zum Teilen des Gehäuses 6 in eine Arbeitsfluid-Kammer 48 und eine Schmiermittelkammer 49 die Form des Balges 45. Gemäß Fig. 6 kann das Unterteilungsteil auch, wie bei 45b gezeigt, in Form eines dünnen Gummi- oder Kunstharzkörpers ausgebildet sein, der von der Verbindung mit dem Halte­ flansch 46 aus zu dem Flansch der Hilfsscheibe 38 hin leicht gekrümmt ist. Auch mit dieser Abwandlung kann der Balg mit geringeren Kosten hergestellt werden.

Die Fig. 7A bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Fig. 7A dient eine erfindungsgemäße Axial- Plungerkolbenpumpe 101 als Treibstoffdruckpumpe in der Treibstoffeinspritzung eines Kraftfahrzeugmotors. Die Axial-Plungerkolbenpumpe 101 setzt ein Arbeitsfluid oder einen Treibstoff wie beispielsweise Benzin unter Druck, das aus einem Treibstofftank 102 mittels einer Förderpumpe 103 zugeführt und zur Einspritzung in die nicht dargestellten Motorzylinder in einen Düsenhalter 104 geleitet wird. Außer­ dem dient die Axial-Plungerkolbenpumpe 101 dazu, überschüs­ siges Arbeitsfluid von dem Düsenhalter 104 in eine diesem zugeordnete Saugleitung 105 zurückzuleiten.

Die Axial-Plungerpumpe 101 weist ein Gehäuse 106 mit einem Hauptkörper 108 und einer Ausnehmung 107 sowie eine Vorder­ abdeckung 109 auf, die an dem vorderen Ende des Hauptkörpers 108 angebracht ist. Ein noch näher zu beschreibender Pump­ funktionsblock 160 ist in der Ausnehmung 107 des Gehäuse­ hauptkörpers 108 befestigt. Eine Antriebswelle 113 wird von der Vorderabdeckung 109 durch ein Radiallager 114 mit einem Nadellager und ein Radiallager 115 mit einem Metallager ge­ halten. Die Antriebswelle 113 ist mit einem Ende dem Gehäuse 106 zugewandt und weist dort eine einteilig angeformte Nockenscheibe 116 auf, deren Endfläche gegenüber der Achse der Antriebswelle 113 in einem bestimmten Winkel geneigt ist. Mit dem anderen Ende ragt die Antriebswelle 113 aus dem Gehäuse 106 heraus und weist dort eine Kupplung 117 zur Ver­ bindung mit der nicht dargestellten Motornockenwelle auf.

Der Pumpfunktionsblock 160 hat zwei axial unterteilte Teile, nämlich einen Zylinderblock 111 zur axialen Aufnahme von Plungerkolben 119 und einen Ventilblock 110 zur Aufnahme von Einlaß- und Auslaß-Rückschlagventilen 124, 125, die am Boden des Gehäuses 106 mittels einer durch dessen Zentrum gehenden Schraube 112 befestigt sind. Der Zylinderblock 111 besteht aus einem eisenhaltigen Metall mit hoher Härte, während der Ventilblock 110 aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung besteht.

Gemäß Fig. 8 weist der Zylinderblock 111 Zylinderbohrungen 118 auf, die mit gleichen Abständen auf einem Kreis liegend sich axial erstrecken und Plungerkolben 119 sowie Federn 132 aufnehmen, um die Plungerkolben 119 gegen die Nockenscheibe 116 vorzuspannen. Der Boden jeder Zylinderbohrung 118 ist durch die Endfläche des Ventilblocks 110 verschlossen. Der Zylinderblock 111 und der Ventilblock 110 stellen somit ge­ trennte Teile dar, so daß die Endfläche jedes Ventilblocks 110 den Boden jeder durch den Zylinderblock 111 verlaufenden Zylinderbohrung 118 verschließt. Jeder in einer Zylinderboh­ rung 118 befindliche Plungerkolben 119 hat eine Endfläche mit einer halbkugeligen Ausnehmung 120, die einen noch zu beschreibenden Schuh 121 gleitend aufnimmt.

Der Ventilblock 110 weist Saugöffnungen 122 und Auslaßöff­ nungen 123 auf, die mit den Zylinderbohrungen 118 des Zylin­ derblocks 111 in Verbindung stehen. In jeder Saugöffnung 122 ist ein Saug-Rückschlagventil 124 angeordnet, während in jeder Auslaßöffnungen 123 ein Auslaß-Rückschlagventil 125 angeordnet ist. Alle Saugöffnungen 122 stehen mit einer saugseitigen Ringrille 126 in Verbindung, die in dem Gehäu­ sehauptkörper 108 an der Rückseite des Ventilblocks 110 ausgebildet ist und mit der Saugleitung 105 des Gehäuse­ hauptkörpers 108 in Verbindung steht. Andererseits stehen alle Auslaßöffnungen 123 mit einer auslaßseitigen Ringrille 127 in Verbindung, die am Außenumfang des Ventilblocks 110 ausgebildet ist und mit der Auslaßleitung 128 des Gehäuse­ hauptkörpers 108 verbunden ist. Entsprechend der Bewegung des Plungerkolbens 119 in der Zylinderbohrung 118 wird daher das Arbeitsfluid über die saugseitige Ringrille 126 in die Zylinderbohrung 118 gesaugt und über die auslaßseitige Ring­ rille 127 in die Auslaßleitung 128 abgegeben.

Ein Niederdruckregler 129 liegt zwischen einem nicht darge­ stellten Saugleitungs-Anschlußstück der Saugleitung 105 und der saugseitigen Ringrille 126, um den Saugdruck auf einem gleichbleibenden niedrigen Wert zu halten. Der Niederdruck­ regler 129 hat eine Auslaßöffnung 130, die über eine Rück­ lauf-Leitung 131 mit dem Treibstofftank 102 in Verbindung steht. Die Bezugsziffer 136 bezeichnet einen mit der auslaß­ seitigen Ringrille 127 verbundenen Sammler zum Verhindern eines pulsierenden Druckes, und 137 bezeichnet einen Auslaß­ druck-Fühler.

Gemäß Fig. 7A ist eine Hilfsscheibe 138 drehbar auf der End­ fläche der an die Antriebswelle 113 angeformten Nockenschei­ be 116 angebracht. Die Hilfsscheibe 138 hat in ihrer Mitte einen Vorsprung 139, der sich in drehbarem Eingriff mit einer Halteöffnung 140 in der Mitte der Endfläche der Noc­ kenscheibe 116 befindet. Eine Schubscheibe 141 mit hoher Härte und geringem Reibungskoeffizient ist mittels einer Schraube 142 drehbar auf der Hilfsscheibe 138 an deren dem Zylinderblock 111 zugewandten Seite angebracht. Die ebene Endfläche des Schuhs 121 ist mit der Endfläche der Schub­ scheibe 141 in Gleitkontakt. Da der Plungerkolben 119, wie schon erläutert, unter Federspannung an der Nockenscheibe 116 liegt, wird die Endfläche des Schuhs 121, der der Vor­ spannkraft des Plungerkolbens 119 unterliegt, ständig gegen die Schubscheibe 141 gedrückt.

Bei der Rückseite der Nockenscheibe 116 ist an deren vorderer Abdeckung 109 ein lastaufnehmender Flansch 143 ausgebildet. Zwischen dem lastaufnehmenden Flansch 143 und der Nockenscheibe 116 sowie zwischen der Nockenscheibe 116 und der Hilfsscheibe 138 sind jeweils Drucklager 144a, 144b mit einem Nadellager eingefügt. Die axiale Komponente einer Reaktionskraft, welche die Hilfsscheibe 138 von dem Plunger­ kolben 119 aufnimmt, wird von dem lastaufnehmenden Flansch 143 der vorderen Abdeckung 109 über die Drucklager 144a, 144b aufgenommen. Die radiale Komponente der Reaktionskraft wird andererseits durch den Eingriff des Vorsprungs 139 der Hilfsscheibe 138 in der Halteöffnung 140 der Antriebswelle 113 aufgenommen.

Mit dem äußeren Umfangsrand der Hilfsscheibe 138 ist ein Ende eines Metallbalges 145 dicht verschließend verbunden, um die Antriebswellenhalterung des Gehäuses 106 bis zu der Nockenscheibe 116 abzudichten. Das andere Ende des Balges 145 ist ebenfalls dicht mit einem ringförmigen Halteflansch 146 verbunden, dessen äußerer Umfangsrand zwischen dem Ge­ häusehauptkörper 108 und der vorderen Abdeckung 109 liegt und der zusammen mit der vorderen Abdeckung 109 mittels einer Schraube 147 mit dem Gehäusehauptkörper 108 verbunden ist. Der Balg 145 hat einen Innenraum, der den die Antriebs­ wellenhalterung aufnehmenden Teil des Gehäuses 106 um­ schließt und mit einem Schmiermittel von hoher Viskosität angefüllt ist. Der Balg 145 dient damit dazu, das Innere des Gehäuses 106 in eine Niederdruckkammer 148, die das aus dem Zylinderblock 111 austretende, niedrig-viskose Arbeitsfluid aufnimmt, und in eine mit Schmierstoff hoher Viskosität an­ gefüllte Schmierstoffkammer 149 zu unterteilen.

Angrenzend an das Radiallager 114 zum Halten der Antriebs­ welle 113 ist eine Öldichtung 150 angeordnet. Durch den lastaufnehmenden Flansch 143 der vorderen Abdeckung 109 geht eine Einführungsbohrung 151, um die Öldichtung 150 und das Radiallager 114 zuverlässig mit Schmiermittel zu versorgen. Ferner führt eine Einführungsbohrung 152 durch den Rand der Antriebswelle bei der Nockenscheibe 116, um die Verbindung des inneren Endes der Halteöffnung 140 der Nockenscheibe 116 mit der Außenfläche der Antriebswelle 113 sicherzustellen. Die Einführungsbohrung 152 dient zum Einbringen von Schmier­ mittel in den Raum zwischen der Halteöffnung 140 und dem Vorsprung 139 der Hilfsscheibe 138.

Gemäß Fig. 7B hat der zwischen den Plungerkolben 119 und die Endfläche der Schubscheibe 141 eingefügte Schuh 121 eine in seiner Achse verlaufende Durchgangsbohrung 133, um eine Ver­ bindung zwischen der ebenen Endfläche an der Seite der Noc­ kenscheibe und der sphärischen Endfläche an der Kolbenseite herzustellen. Das nockenseitige Ende der Durchgangsbohrung 133 weist einen größeren Durchmesserbereich 134 auf. Ande­ rerseits ist die Endfläche der Schubscheibe 141 mit einer Ringrille 135 mit einem V-förmigen Abschnitt versehen, die mit dem größeren Durchmesserbereich 134 der Durchgangsboh­ rung 133 in dem Schuh 121 in Verbindung steht. Der Durchmes­ ser der Ringrille 135 wird unter Berücksichtigung der radia­ len Verlagerung des mit dem Schuh in Kontakt kommenden Be­ reiches der Schubscheibe bei der Schwingung der Nockenschei­ be 116 derart bestimmt, daß die Ringrille 135 nicht aus dem größeren Durchmesserbereich 134 des Schuhs 121 abweicht. Die Ringrille 135 der Schubscheibe 141 und die Durchgangsbohrung 133 des Schuhs 121, die einen Arbeitsfluid-Durchlaß bilden, dienen zum Zuführen von Arbeitsfluid aus der Niederdruckpum­ penkammer 148 in einen Kontaktbereich der Schubscheibe 141 mit dem Schuh 121 und in einen sphärischen Kontaktbereich des Schuhs 121 mit dem Plungerkolben 119. In der Ausnehmung 120 des Plungerkolbens 119 ist ein Hohlraum 154 ausgebildet, um Arbeitsfluid aufzunehmen, das aus der Niederdruckpumpen­ kammer 148 über die Durchgangsbohrung 133 eingetreten ist. Ein Ableitungsdurchlaß 153 dient dazu, Arbeitsfluid in den Treibstofftank 102 zurückzuleiten, das durch einen Zwischen­ raum zwischen dem Gehäusehauptkörper 108 und dem Pumpfunkt­ ionsblock 160 ausgetreten ist.

Bei dieser Anordnung wird mit dem Anlassen des Motors die Antriebswelle 113 in Rotation versetzt, womit auch die in die Antriebswelle 113 integrierte Nockenscheibe 116 gedreht wird. Die Hilfsscheibe 138, die durch den Balg 145 gegen Drehung gesichert ist, erhält auf diese Weise eine Relativ­ drehung gegenüber der Nockenscheibe 116 und schwingt mit dieser. Die Schwingbewegung der Hilfsscheibe 138 bewirkt ein laufendes Heraustreten und Zurückziehen der in dem Zylinder­ block 111 befindlichen Plungerkolben 119 durch die Schub­ scheibe 141 und den damit in Gleitkontakt befindlichen Schuh 121, um einen kontinuierlichen Pumpvorgang zu bewirken. Da­ bei wird das von dem Treibstofftank 102 durch die Förderpum­ pe 103 zu der Saugleitung 105 geförderte Arbeitsfluid durch den Niederdruckregler 129 in der Mitte der Saugleitung 105 auf einen niedrigen Druck eingestellt. Es wird dann nachein­ ander durch die saugseitige Ringrille 126, den Sauganschluß 122 und das Saug-Rückschlagventil 124 in die Zylinderbohrung 118 zur Druckbeaufschlagung durch den Plungerkolben 119 an­ gesaugt. Anschließend wird es von der Zylinderbohrung 118 nacheinander durch das Auslaß-Rückschlagventil 125, den Aus­ laß 123, die auslaßseitige Ringrille 127, und den Auslaß­ durchlaß 128 zu dem Düsenhalter 104 gefördert. Überschüssi­ ges Arbeitsfluid wird von dem Düsenhalter 104 in die Saug­ leitung 105 zurückgeführt.

Wenn während des Betriebs der Axial-Plungerkolbenpumpe 101 von der Schubscheibe 141 eine Kraft auf den Plungerkolben 119 ausgeübt wird, bewegt sich der Schuh 121 gleitend gegen­ über der Schubscheibe 141 und dem zugehörigen Plungerkolben 119 unter Aufnahme einer großen Axiallast. Da eine ausrei­ chende Menge von Arbeitsfluid aus der Niederdruckpumpenkam­ mer 148 durch die Ringrille 135 der Schubscheibe 141 in den Kontaktbereich der Schubscheibe 141 mit dem Schuh 121 und durch die Ringrille 135 und die Durchgangsbohrung 133 des Schuhs 121 in den sphärischen Kontaktbereich des Schuhs 121 mit dem Plungerkolben 119 gebracht wird, erfolgt eine zuver­ lässige Schmierung dieser Kontaktbereiche mit dem Arbeits­ fluid, und der Reibungswiderstand wird auf einem niedrigen Wert gehalten. Das Arbeitsfluid wird insbesondere dicht bei der Mitte der Kontaktbereiche in diese eingebracht und be­ wirkt damit eine effektive Schmierung. Dies besagt, daß das innerhalb der Niederdruckpumpenkammer 148 befindliche Ar­ beitsfluid, das nur schwierig in die Mitten der Kontaktbe­ reiche zu bringen ist, durch die Ringrille 135 und die Durchgangsbohrung 133 dorthin zugeführt wird und damit eine im wesentlichen gleichmäßige Schmierung der gesamten Kon­ taktbereiche sicherstellt.

Da bei der zweiten Ausführungsform das Arbeitsfluid nicht vom Inneren des Plungerkolbens 119 den genannten Kontakbe­ reichen zugeführt wird, sondern von der Ringrille 135 der Schubscheibe 141 und der Durchgangsbohrung 133 des Schuhs 121 her, tritt kein erhöhter Leckverlust bei dem Plungerkol­ ben 119 auf. Auf diese Weise kann mit der Axial-Plungerkol­ benpumpe 101 das Arbeitsfluid wirksam auf einen hohen Druck gebracht werden.

Ferner besteht bei der zweiten Ausführungsform die Arbeits­ fluid-Zufuhr aus der Ringrille 135 in der Schubscheibe 141 und der Durchgangsbohrung 133 in dem Schuh 121, die durch eine einfache Bearbeitung erzeugt werden können und damit zu einer Verringerung der Herstellungskosten führen. Eine weitere Senkung der Herstellungskosten ergibt sich durch die gleichzeitige Ausbildung der Ringrille 135 an der Schub­ scheibe 141 mit deren äußerer Formgebung.

Die Erfindung kann auch auf von der beschriebenen zweiten Ausführungsform abweichende Weise verwirklicht werden. Bei­ spielsweise können gemäß Fig. 9 Abzweigbohrungen 155 durch den Schuh 121 führen, die in der Mitte der Durchgangsbohrung 133 von dieser radial abzweigen und jeweils eine Öffnung im Abstand von der Endfläche des Plungerkolbens 119 aufweisen. Ferner können in der Schubscheibe 141 Hilfs-Ringrillen 135a radial einwärts und auswärts ausgebildet sein. Die Abzweig­ bohrungen 155 ermöglichen eine zuverlässige Zufuhr von Ar­ beitsfluid in den gesamten sphärischen Kontaktbereich des Schuhs 121 mit dem Plungerkolben 119, während die Hilfs-Ringrillen 135a eine zuverlässige Zufuhr von Arbeitsfluid in den gesamten Kontaktbereich des Schuhs 121 mit der Schub­ scheibe 141 bewirken.

Gemäß Fig. 10 kann auch ohne eine Ringrille 135 in der Schubscheibe 141 eine Einführöffnung 156 durch den Schuh 121 führen, um eine unmittelbare Verbindung der Durchgangsboh­ rung 133 an der Seite der Schubscheibe 141 mit der äußeren Umfangsfläche des Schuhs 121 zu bewirken. Bei dieser Abwand­ lung braucht die Schubscheibe 141 nicht bearbeitet zu werden.

Ferner kann bei der zweiten Ausführungsform die Axial-Plun­ gerkolbenpumpe 101 in der beschriebenen Art eine rotierende Nockenscheibe 116 aufweisen, oder es kann alternativ der Zylinderblock 111 rotieren.

Zusammengefaßt besitzt eine Axial-Plungerkolbenpumpe eine Hilfsscheibe, die drehbar an einer Nockenscheibe an deren einem Zylinderblock zugewandten Seite angebracht ist, sowie ein zwischen ein Gehäuse und die Hilfsscheibe eingefügtes flexibles Unterteilungsteil, um eine Antriebswelle und die Nockenscheibe abzudecken. Das flexible Unterteilungsteil, das beispielsweise als ein Metallbalg ausgebildet sein kann, dient zum Unterteilen des Inneren des Gehäuses in eine Ar­ beitsfluidkammer und eine Schmierstoffkammer.

Claims (11)

1. Axial-Plungerkolbenpumpe, gekennzeichnet durch:

• - ein Gehäuse (6),
• - eine in dem Gehäuse (6) drehbar gelagerte Antriebswelle (13),
• - eine an einem Ende der Antriebswelle (13) fest ange­ brachte Nockenscheibe (16),
• - einen an dem Gehäuse (6) fest angebrachten, der Nocken­ scheibe (16) gegenüberliegenden Zylinderblock (11),
• - einen durch den Zylinderblock (11) axial bewegbaren Plungerkolben (19), der durch die Drehung der Nocken­ scheibe (16) zum Ansaugen und Abgeben von Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt wird und an der der Nockenscheibe zugewandten Seite eine Ausnehmung (20) aufweist,
• - eine an der Nockenscheibe (16) an der dem Zylinderblock (11) zugewandten Seite angebrachte Hilfsscheibe (38), die gegenüber der Nockenscheibe verdrehbar ist, und
• - ein zwischen das Gehäuse (6) und die Hilfsscheibe (38) eingefügtes flexibles Unterteilungsteil (45), das die Antriebswelle (13) und die Nockenscheibe (16) abdeckt und dazu dient, das Innere des Gehäuses (6) in eine Arbeitsfluidkammer (48) und eine Schmiermittelkammer (49) zu unterteilen.

2. Axial-Plungerkolbenpumpe, gekennzeichnet durch:

• - ein Gehäuse (6),
• - eine in dem Gehäuse (6) drehbar gelagerte Antriebswelle (13),
• - eine an einem Ende der Antriebswelle (13) fest ange­ brachte Nockenscheibe (16),
• - einen an dem Gehäuse (6) fest angebrachten, der Nocken­ scheibe (16) gegenüberliegenden Zylinderblock (11),
• - mehrere durch den Zylinderblock (11) axial bewegbare Plungerkolben (19), die durch die Drehung der Nocken­ scheibe (16) zum Ansaugen und Abgeben von Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt werden und an der der Nocken­ scheibe zugewandten Seite eine Ausnehmung (20) auf­ weisen,
• - eine an der Nockenscheibe (16) an der dem Zylinderblock (11) zugewandten Seite angebrachte Hilfsscheibe (38), die gegenüber der Nockenscheibe verdrehbar ist, und
• - ein zwischen das Gehäuse (6) und die Hilfsscheibe (38) eingefügtes flexibles Unterteilungsteil (45), das die Antriebswelle (13) und die Nockenscheibe (16) abdeckt und dazu dient, das Innere des Gehäuses (6) in eine Arbeitsfluidkammer (48) und eine Schmiermittelkammer (49) zu unterteilen.

3. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Unterteilungs­ teil (45) aus Metall besteht.

4. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Unterteilungs­ teil (45) aus Gummi oder Kunstharz bzw. Kunststoff be­ steht.

5. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Unter­ teilungsteil als ein Balg (45) ausgebildet ist.

6. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (45) aus miteinander ver­ schweißten Ringscheiben besteht.

7. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (45) einstückig ausgebildet ist.

8. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende weitere Bauteile:

• - eine an der dem Zylinderblock (11) zugewandten Seite der Hilfsscheibe (38) angebrachte Schubscheibe (41), die gegenüber der Hilfsscheibe (38) drehbar ist,
• - einen zwischen dem Plungerkolben (19) und der Schub­ scheibe (41) eingesetzten Schuh (21), der sich mit einem Ende in Gleiteingriff mit der Ausnehmung (20) des Plun­ gerkolbens (19) befindet, und
• - eine einen Durchlaß bildende Einrichtung, um eine Fluid­ verbindung eines Spielraums zwischen der Ausnehmung (20, 120) des Plungerkolbens (19, 119) und dem Ende des Schuhs (21, 121) mit einer Niederdruck-Pumpenkammer (48, 148) außerhalb des Schuh zu bewirken.

9. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchlaß bildende Einrich­ tung einen Abstand zwischen der Schubscheibe (41, 141) und dem Schuh (21, 121) aufweist.

10. Axial-Plungerkolbenpumpe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchlaß bildende Einrich­ tung eine Ringrille (135) in der Schubscheibe (141) und eine Durchgangsbohrung (133) in dem Schuh (121) auf­ weist.

11. Axial-Plungerkolbenpumpe, gekennzeichnet durch:

• - ein Gehäuse (6, 106),
• - eine in dem Gehäuse (6, 106) drehbar gelagerte Antriebs­ welle (13, 113),
• - eine an einem Ende der Antriebswelle (13, 113) fest an­ gebrachte Nockenscheibe (16, 116),
• - einen an dem Gehäuse (6, 106) fest angebrachten, der Nockenscheibe (16, 116) gegenüberliegenden Zylinderblock (11, 111),
• - mindestens einen durch den Zylinderblock (11, 111) axial bewegbaren Plungerkolben (19, 119), der durch die Dre­ hung der Nockenscheibe (16, 116) zum Ansaugen und Abge­ ben von Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt wird und an der der Nockenscheibe zugewandten Seite eine Ausnehmung (20, 120) aufweist,
• - eine an der Nockenscheibe (16, 116) an der dem Zylinder­ block (11, 111) zugewandten Seite angebrachte Hilfs­ scheibe (38, 138), die gegenüber der Nockenscheibe ver­ drehbar ist, und
• - eine Einrichtung (45, 145) zum Abdecken der Antriebswel­ le (13, 113) und der Nockenscheibe (16, 116), um das Innere des Gehäuses (6, 106) in eine Arbeitsfluidkammer (48, 148) und eine Schmierstoffkammer (49, 149) zu unterteilen.